Vol. 31, No 임원 회장부회장이사감사 이승호 ( 상지대 ) 강휴택 ( 동부ENG) 권오균 ( 계명대 ) 김동수 ( 한국과학기술원 ) 백승철 ( 안동대 ) 이우진 ( 고려대 ) 정상섬 ( 연세대 ) 정충기 ( 서울대 ) 최용규 ( 경성대 )

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2 Vol. 31, No 임원 회장부회장이사감사 이승호 ( 상지대 ) 강휴택 ( 동부ENG) 권오균 ( 계명대 ) 김동수 ( 한국과학기술원 ) 백승철 ( 안동대 ) 이우진 ( 고려대 ) 정상섬 ( 연세대 ) 정충기 ( 서울대 ) 최용규 ( 경성대 ) 황제돈 ( 에스코컨설턴트 ) 강인규 ( 브니엘컨설턴트 ) 고경환 ( 삼성물산 토목사업본부 ) 곽기석 ( 한국건설기술연구원 ) 김기석 ( 희송지오텍 ) 김낙영 ( 한국도로공사 ) 김대홍 ( 한국전력 ) 김동규 ( 한국건설기술연구원 ) 김범주 ( 동국대 ) 김병일 ( 명지대 ) 김상환 ( 호서대 ) 김양재 ( 한양 ) 김영욱 ( 명지대 ) 김오경 ( 진흥기업 ) 김용현 ( 한국기초주식회사 ) 김운형 ( 다산컨설턴트 ) 김응태 ( 삼성물산 건설부문 ) 김재권 ( 용인경량전철 ) 김제경 ( 경동엔지니어링 ) 김진만 ( 부산대 ) 김진홍 ( 동명기술공단 ) 김창용 ( 한국건설기술연구원 ) 김학규 ( 두산건설 ) 남관우 ( 대보건설 ) 남현우 ( 서영엔지니어링 ) 박광준 ( 대정컨설턴트 ) 박두희 ( 한양대 ) 박성완 ( 단국대 ) 박수홍 (LH공사) 박영목 ( 영남대 ) 박영호 ( 현대건설 ) 박인준 ( 한서대 ) 박정순 ( 국토교통과학기술진흥원 ) 박종호 ( 평화지오텍 ) 박충화 ( 대전대 ) 백용 ( 한국건설기술연구원 ) 서복남 ( 대우건설 ) 석재덕 ( 대림산업 ) 송평현 ( 세일지오텍 ) 신승목 ( 새길이엔시 ) 신은철 ( 인천대 ) 안태봉 ( 우송대 ) 양태선 ( 김포대 ) 여규권 ( 삼부토건 ) 오세준 ( 이원이엔지 ) 오영석 ( 한국시설안전공단 ) 우종태 ( 경복대 ) 유광호 ( 수원대 ) 유충식 ( 성균관대 ) 유한규 ( 한양대 ) 윤길림 ( 한국해양과학기술원 ) 이강일 ( 대진대 ) 이명재 ( 도담이앤씨 ) 이상헌 ( 다산이엔지 ) 이석원 ( 건국대 ) 이승래 ( 한국과학기술원 ) 이승철 ( 강원대 ) 이용수 ( 한국건설기술연구원 ) 이용주 ( 서울과학기술대학교 ) 이익효 ( 전남대 ) 이재국 ( 경동기술공사 ) 이택희 임영덕 ( 한국전력 ) 장범수 ( 한국시설안전관리공단 ) 장용채 ( 목포해양대 ) 전석원 ( 서울대 ) 전제성 ( 인덕대 ) 전한용 ( 인하대 ) 정남훈 ( 지원지오텍ENG) 정문경 ( 한국건설기술연구원 ) 정승용 ( 지구환경전문가그룹 ) 정헌철 ( 비엠에스이앤씨 ) 조현 ( 쌍용건설 ) 조계춘 ( 한국과학기술원 ) 조두희 ( 삼안 ) 조성민 ( 평원ENG) 조성민 ( 한국도로공사 ) 조성한 (GS건설 ) 조천환 ( 삼성물산 ) 최승철 ( 한국수자원공사 ) 최인걸 ( 유신 ) 최정환 ( 한국철도시설공단 ) 한우선 ( 해공환경 ) 한중근 ( 중앙대 ) 홍선택 ( 삼전건설 ) 홍순택 ( 씨지이앤씨 ) 황선근 ( 한국철도기술연구원 ) 황영철 ( 상지대 ) 김동민 ( 한국종합기술 ) 이광열 ( 동서대 ) ( 가나다순 ) 편집위원회 위원장간사 위 원 이석원 ( 건국대 ) 고성일 ( 단우기술단 ) 고태영 (SK건설) 김대현 ( 조선대 ) 김도형 ( 삼성물산 ( 주 )) 김동규 ( 한국건설기술연구원 ) 김동현 ( 대한건설ENG) 김윤태 ( 부경대 ) 문준식 ( 경북대 ) 박민수 ( 단우기술단 ) 박시삼 (GS건설) 서경원 ( 대우건설 ) 송기일 ( 인하대 ) 신영완 ( 하경엔지니어링 ) 심영종 (LH공사) 안재훈 ( 부산대 ) 이석진 ( 롯데건설 ) 이용주 ( 서울과학기술대 ) 이재국 ( 경동엔지니어링 ) 임형덕 ( 대림산업 ) 장석부 ( 삼성물산 ) 장일한 ( 한국건설기술연구원 ) 정경식 ( 에스텍컨설팅그룹 ) 정경한 ( 도담이앤씨 ) 정일택 ( 코오롱글로벌 ) 조계춘 ( 한국과학기술원 ) 최기훈 ( 두산건설 ) 최항석 ( 고려대 ) 김낙영 ( 한국도로공사 ) 김범주 ( 동국대 ) 김영상 ( 전남대 ) 김영석 ( 한국건설기술연구원 ) 김제경 ( 경동엔지니어링 ) 김종민 ( 세종대 ) 배경태 ( 대우건설 ) 사공명 ( 한국철도기술연구원 ) 신동훈 ( 한국수자원공사 ) 여규권 ( 삼부토건 ) 우상백 ( 평화지오텍 ) 윤찬영 ( 강릉원주대 ) 이성진 ( 한국철도기술연구원 ) 이승원 ( 현대건설 ) 이철주 ( 강원대 ) 정영훈 ( 경희대 ) 조성한 (GS건설) 채광석 (GS건설) ( 가나다순 ) 4 地盤 발행처 사단법인한국지반공학회 ( ) 서울특별시서초구서운로 19. ( 서초월드오피스텔 1202호 ) 전 화 (02) , 전 송 (02) kgssmfe@hanmail.net 발행인 이승호 편집인 이석원 편집담당 전영신 인쇄처 ( 주 ) 씨아이알 02) 인 쇄 발 행 월간 / 비매품

3 신년사 6 회원여러분 2015 을미년새해에도 함께 하겠습니다. 이승호 기술기사 민감도분석을통한 TBM 굴진성능예측모델영향인자분석고태영, 윤현진, 김도훈, 김택곤 8 저토피불량지반터널지보패턴보강설계및시공사례김세환, 장석부, 박영술, 강인철, 신영완 15 흙, 돌그리고나 25 고령화와한반도의암석 박수용 함께하는지반여행 28 Q&A 이창호 문화광장 32 조선왕조실록 ( 朝鮮王朝實錄 ) 소식통 국제학술회의소식 36 해외매거진소개 44 국내 Project 38 논문집개요소개 49 신간안내 43 천재시낭 52 세월을낚으며 원기춘 우리들의시간 위원회소식 56 회원동정 59 편집후기이용주 60 광고 회비납부안내 27 우리학회국문논문집 Open access 진행에따른회원공지 년도학회상수상자추천안내 Vol.27, No.12 5

4 신년사 회원여러분 2015 을미년새해에도 함께 하겠습니다. 안녕하세요한국지반공학회회장이승호입니다. 이승호 상지대학교공대교수우리학회회장 새로운한해의시점에서있는지금, 우리건설경기도어려운시기를지나고있기때문인지, 안팎으로꽤쌀쌀함이느껴집니다. 그렇지만, 우리마음을토닥토닥훈훈하게만들어주시는지반공학인들의마음이있어, 지낼만한계절인것같습니다. 작년 2014년에는회원님들의전폭적인지지와노력에힘입어우리학회가마침내제19차 ICSMGE-Seoul 유치성공을이뤄냈습니다. 국제지반공학회 (ICSMGE) 서울총회유치는국내지반공학학술및기술발전에대한성과를국제지반공학분야에소개하고나아가우리학회가국제적으로영향력있는학회로도약할수있는큰틀을마련해줄것이라생각합니다. 이모두회원들의하나같은총의로이루어진것입니다. 다시한번감사드립니다. 아울러지난해 30주년을맞이하여학회는다양한행사를진행하였습니다. 6월 12일 30주년행사를비롯하여 6월 19일한일공동산사태심포지움, 8월 25일 IS-SEOUL 2014, 10월 17일의가을학술발표회등의행사가회원여러분들과함께하였습니다. 근자에싱크홀관련하여국민들의불안을해소하기위하여우리학회가나름역할을하였으며앞으로도우리학회가할수있는일은충분히담당해야할것입니다. 6 地盤

5 그동안보내주신성원에깊이감사드리며, 2015년에도회원님들과 함께 하는한국지반공학회가되겠습니다. 다가오는푸른양띠을미년 2015 새해를맞아회원분들의건승하심을기원하며, 소망하시는일모두이루어지시고행복가득한하루하루가되시길진심으로기원합니다. 감사합니다 한국지반공학회회장이승호드림 Vol.31, Vol.29, No.2 1 7

6 기술기사 한국지반공학회지 Vol.31, No.1 pp.8~14 민감도분석을통한 TBM 굴진성능예측모델영향인자분석 고태영 윤현진 김도훈 김택곤 SK 건설 TBM TF 부장 SK 건설 TBM TF 과장 SK 건설 TBM TF 사원 SK 건설 TBM TF 장 1. 서론 TBM의굴진성능 (performance) 는일반적으로굴진율 (advance rate) 과디스크커터의수명으로표현하며, 전체 TBM 공사기간과공사비예측에영향을주는중요한인자이다. TBM의굴진성능은 TBM 자체의기능적성능뿐만아니라현장운영능력, 필요한부품의적시조달, 유지관리등의인적물적요인과함께굴착구간암반의물성및지질학적인특성에도영향을받는다. TBM의굴진성능의예측을위해다양한모델들이제안되어왔다. 암반의물성, 지질학적인특성및 TBM 장비의여러특징을사용하여면판 (cutter head) 의회전당관입깊이 (penetration) 을추정하고 TBM 유지보수, 현장운영등을고려한 TBM의가동율 (utilization) 을적용하여굴진율을산정하게된다. 디스크커터의수명은모델에서예측한관입깊이와마모 지수 (abrasiveness index) 등을이용하여예측할수있다. TBM 굴진성능예측모델을크게나누어보면개별디스크커터의작용력을기반으로하는이론적인모델과 TBM 현장사례들을기반으로하는경험적모델로나눌수있다. 이론적모델의대표적인사례를미국 Colorado School of Mines의 CSM 모델 (Rostami and Ozdemir, 1993; Rostami, 1997) 로선형절삭시험 (linear cutting test) 결과와현장자료들을근거로하여대상암반의역학적특성과디스크커터의작용하중과의관계를이용한다. 경험적모델의대표적인예는노르웨이 Norwegian University of Science and Technology의 NTNU 모델 (Bruland, 1998) 을들수있다. NTNU 모델은주로노르웨이및기타국가들의 35개 TBM 현장자료들을바탕으로만들어졌다. 본고에서는이론적인모델인 CSM 모델과경험적인모델인 NTNU 모델의굴진성능예측에미치는영 8 地盤

7 민감도분석을통한 TBM 굴진성능예측모델영향인자분석 향인자를입력자료들의민감도분석을통해살펴보았다. 하나의입력자료값을최소에서최대로변화시키는동안다른입력자료들은평균값으로고정하여굴진성능인관입깊이와디스크커터의수명을추정하여, 각각의입력자료들이굴진성능에미치는영향을분석하였다. Table 1. Maximum normal force for a disc cutter(cigla et al., 2001) Disc cutter diameter 17 inch (432 mm) Maximum normal force Cutter tip width 222 kn mm 267 kn mm 19 inch (483 mm) 311 kn mm 2. CSM 모델 force, F N) 과수평작용력 (rolling force, F R) 은다음의식 (3) 과같이나타낼수있다. CSM 모델은디스크커터에작용하는하중을바탕으로하는모델이다. 디스크커터가암반에관입하여절삭할때디스크커터에작용하는총하중 (total force, F t ) 은다음의식 (1) 과같이표현할수있다 (Fig. 1). (1) 여기서 C = 상수로 2.12, T = 디스크커터팁의너비, R = 디스크커터의반지름, σ c = 일축압축강도, σ t = 압열인장강도, S = 디스크커터간격이고, φ = 접촉면의각도로다음의식 (2) 와같으며, p = 관입깊이이다. (2) 식 (1) 에서구한총하중으로부터연직작용력 (normal (3) 식 (1) 과 (2) 에서사용된암반물성및 TBM의사양과관련된입력변수가모두고정되었다고가정하면, 관입깊이가유일한변수가되므로식 (3) 의연직작용력이디스크커터의최대허용치에이를때의관입깊이가바로 CSM 모델에서의관입깊이가된다. 일반적으로적용되는디스크커터의최대연직작용력을 Table 1에나타내었다. CSM 모델에서의디스크커터수명은세르샤마모지수 (Cerchar Abrasiveness Index, CAI) 를이용하여예측하게된다. Rostami(2005) 는마모가되어교체될때까지디스크커터가회전하여절삭할수있는최대의선형거리 (CL) 를식 (4) 와같이제시하였다. (4) 여기서, D c 는디스크커터의직경 [mm] 이다. 면판이 1회회전할때디스크커터들의평균회전거리와최대절삭거리의관계를이용하면디스크커터가교체될때까지의면판의최대회전수 (U c) 를다음의식 (5) 와같이유도할수있다. Fig. 1. Longitudinal cross section of disc cutter - rock contact area (5) Vol.31, No.1 9

8 기술기사 한국지반공학회지 Vol.31, No.1 pp.8~14 여기서, D = 면판의직경, k = 디스크위치에관련된마모보정계수로일반적으로 0.67이사용된다. CSM 모델에서의디스크커터의수명 (H f) 은식 (6) 과같다. (6) 디스크커터의수명은디스크커터당굴착부피 (H f) 뿐만아니라굴착거리 (H m), 사용시간 (H h) 으로도표현이가능하며, 이렇게굴착거리나사용시간으로표현하면디스크교체시기를예측하는데편리한장점이있다. 디스크커터당굴착부피를굴착단면적으로나누어주면디스크커터당굴착거리로표현이가능하고, 이를다시회전당관입깊이와면판의회전속도의함수인단위관입률 (net penetration ratio) 로나누어주면디스크커터당사용시간으로표현된다. 3. NTNU 모델 NTNU 모델은암반의물성과 TBM 관련입력자료를바탕으로성능을예측하는데, 여러암반물성을하나의변수인등가균열계수 (equivalent fracturing factor) 로나타내고, 여러 TBM 변수들을하나의변수인등가추력 (equivalent thrust) 으로환산하여사용 한다. 등가균열인자는암반내의균열종류 (fissure or joint), 암반의균열도 (fracturing degree), 터널축과불연속면이이루는각도, DRI(Drilling rate index) 로표현되는암석강도, 공극률 (porosity) 에의해서결정된다. 균열도와터널축과불연속면이이루는각도를이용해균열계수 (fracturing factor, k s) 를결정한다 (Fig. 2). 하나이상의균열군이있을경우총균열계수 (total fracturing factor, k s-tot) 는다음의식 (7) 과같이계산한다. (7) 여기서, k si = i번째군에대한균열계수, n = 균열군의개수이다. 암반물성에관련된등가균열계수 (K ekv) 는다음의식 (8) 과같이정의한다. (8) 여기서, k DRI = DRI에대한보정계수, k por = 공극률에대한보정계수이다. 등가추력 (M ekv) 은디스크커터당최대평균추력 (M B) 와디스크커터의크기에대한보정계수 (k d), 디스크커터의간격에대한보정계수 (k s) 로계산할수있으며식 (9) 와같다. (9) 다음의 Table 2에디스크커터당최대평균추력을나타내었다. Table 2. Recommended maximum gross average thrust per disc Disc cutter diameter Maximum gross average thrust per disc 394 mm (15 inch) 180 ~ 200 kn/cutter 432 mm (17 inch) 210 ~ 230 kn/cutter Fig 2. Fracturing factor 483 mm (19 inch) 260 ~ 280 kn/cutter 10 地盤

9 민감도분석을통한 TBM 굴진성능예측모델영향인자분석 Fig 3. Critical thrust as a function of the equivalent fracturing factor Fig 4. Penetration coefficient as a function of the equivalent fracturing factor 관입깊이 (i o) 는식 (10) 과같이등가추력, 면판회전당 1mm의관입깊이를낼수있는임계추력 (M 1), 그리고관입계수 (b) 의함수로나타내어지며, 임계추력과관입계수는각각 Fig. 3과 4에서와같이등가균열계수로부터구할수있다. (10) NTNU모델에서의디스크커터수명은 Fig. 5와같이커터수명지수 (Cutter life index, CLI) 로부터디스 크커터크기별기본수명시간 (H 0) 을구한후, 식 (11) 을이용하여추정한다. (11) 여기서, RPM = 면판의분당회전수 k D = 면판크기에대한보정계수 k Q = 석영함유량 (Q[%]) 에대한보정계수 k RPM = 면판회전속도에대한보정계수 k N = 디스크커터개수에대한보정계수이다. 4. 민감도분석 Fig 5. Basic cutter ring life, H 0 예측모델에대한입력변수들의영향은민감도분석에의해수행되었다. 영향을분석하기위한변수가최소에서최대값까지변하는동안다른변수들은평균값으로고정하여예측모델에적용되었다. 사용된지반물성값은다음의 Table 3에있으며, 분석에적용된 TBM 은 open gripper TBM 이고, 사양은 Table 4에나타내었다. NTNU 모델은 DRI 와 CLI값을필요로하는데이값들은각각일축압축강도 (Uniaxial compressive strength, UCS) 와 CAI 로부터추정식을사용하여적용하였다 Vol.31, No.1 11

10 기술기사 한국지반공학회지 Vol.31, No.1 pp.8~14 Table 3. Input parameters for performance prediction models Input parameter Min. Average Max. UCS [MPa] BTS [MPa] CAI Fracturing factor Quartz content [%] Thrust per cutter [kn] Table 4. Specification for TBM Parameters Values Machine Diameter 6.3 m Cutters 17 inch (432 mm) Number of Disc Cutters 43 Cutterhead Normal Operating Cutterhead 4200PSI 12,756.5 kn Periodic Maximum Cutterhead 13,667 kn Cutterhead Drive Electric motors, gear reducers and brake Cutterhead Power 2,954 HP Cutterhead Speed rpm Cutterhead 10.8 rpm 2,083 kn m 5. 결과및토의 5.1 CSM 모델 UCS가증가함에따라예측된관입깊이는감소하였다. UCS가 130 MPa에서 250MPa로증가했을때관입깊이는대략 11.0mm 감소하였다 (73.8% 감소 ). 압열인장강도 (Brazilian tensile strength, BTS) 가증가함에따라관입깊이또한감소하였다. BTS가 5MPa 에서 10MPa로증가했을때관입깊이는 5.8mm 감소하였다 (50.8% 감소 ). 이와는대조적으로디스크커터추력의증가는관입깊이를증가시켰다. 디스크커터에작용하는추력이 150kN 에서 300kN 으로증가했을때관입깊이는 16.24mm 증가하였다 (838.2% 증가 ). 디스크커터수명도관입깊이와비슷한경향을보였다. UCS와 BTS가증가함에따라디스크커터의수명도감소하여디스크당굴착부피가감소하였고, CAI 가증가했을때디스크당굴착부피는감소하였다. 디스크커터에작용하는추력이증가했을때디스크당굴착부피는증가하였다. Fig. 6은관입깊이와디스크커터의수명을입력변수의변이에따라지반물성값의평균에서추정한값으로정규화하여나타낸것이다. CSM모델에서는디스크커터에작용하는추력이가장큰영향을미치는것 Main Thrust Cylinders Stroke 1.83 m (72 inches) Number of Main Thrust Cylinders 4 Hydraulic System - Power Maximum System Pressure System Operating Pressure 150 HP 365 bar (5,300 psi) 290 bar (4,200 psi) Machine Conveyor Width TBM Weight (approximately) mm (30 inches) 250 Ton Fig 6. Normalized values of predicted penetration and disc cutter life in CSM model 12 地盤

11 민감도분석을통한 TBM 굴진성능예측모델영향인자분석 으로나타났으며, 그다음은 UCS, BTS, CAI의순이었다. 5.2 NTNU 모델 UCS가증가함에따라예측된관입깊이는감소하였다. UCS가 130 MPa에서 250MPa로증가했을때관입깊이는대략 1.21mm 감소하였다 (20.9% 감소 ). 이와는반대로디스크커터추력의증가는관입깊이를증가시켰다. 디스크커터에작용하는추력이 150kN 에서 300kN으로증가했을때관입깊이는 6.38mm 증가하였다 (375% 증가 ). 균열계수의증가또한관입깊이를증가시켰다. 균열계수가 0.36에서 1.73 으로증가했을때관입깊이는 5.95mm 증가하였다 (406.7% 증가 ). 디스크커터수명은 UCS, CAI, 석영함량이증가함에따라감소하였으며, 디스크커터에작용하는추력과균열계수가증가했을때디스크커터의수명인디스크당굴착부피는증가하였다. Fig. 7은관입깊이와디스크커터의수명을입력변수의변이에따라지반물성값의평균에서추정한값으로정규화하여나타낸것이다. NTNU모델의예측된관입깊이는디스크커터에작용하는추력과균열계수가가장큰영향을미치는것으로나타났으며, UCS는큰영향을미치지못하는것으로나타났다. 디스크커 터의수명은디스크커터에작용하는추력과균열계수가가장큰영향을미치는것으로나타났으며, 그다음은 CAI, 석영함량순이었다. CAI가디스크커터의수명에미치는영향은 CSM 모델보다더큰것으로나타났다. 관입깊이와마찬가지로 UCS가디스크커터의수명에미치는영향은작은것으로나타났다. 6. 결론 본연구에서는이론적인모델인 CSM 모델과경험적인모델인 NTNU 모델의굴진성능예측에미치는영향인자를입력자료들의민감도분석을통해살펴보았으며, 그결과를정리하면다음과같다. 첫째, CSM 모델의경우관입깊이는디스크커터에작용하는추력, UCS, BTS의순서로영향을크게미치는것으로나타났다. 디스크커터의수명도디스크커터에작용하는추력과 UCS에큰영향을받으며, BTS 와 CAI가미치는영향은서로유사한것으로파악되었다. 둘째, NTNU 모델의경우관입깊이는디스크커터에작용하는추력과균열계수가큰영향을미치는것으로나타났으며, UCS는 CSM 모델과비교했을때그영향이매우작음을알수있었다. 디스크커터의수명도디스크커터에작용하는추력과균열계수에큰영향을받으며, 그다음은 CAI 및석영함량의순이었다. 관입깊이의경우와마찬가지로 UCS의영향은작은것으로나타났으며, CSM 모델과비교했을때 CAI가미치는영향은더큰것으로파악되었다. Fig 7. Normalized values of predicted penetration and disc cutter life in NTNU model 1. Bruland, A. (1998), Hard Rock Tunnel Boring Advance rate and cutter wear, Vol. 3, Doctoral Thesis at NTNU. 2. Cigla, M., Yagiz, S., and Ozdemir, L. (2001), Application of Vol.31, No.1 13

12 기술기사 한국지반공학회지 Vol.31, No.1 pp.8~14 tunnel boring machines in underground mine development, Proceedings of 17th International Mining Congress and Exhibition of Turkey, Ankara, Turkey, pp Rostami, J. (1997), Development of a Force Estimation Model for Rock Fragmentation with Disc Cutters through Theoretical Modeling and Physical Measurement of Crushed Zone Pressure. Ph.D. Thesis, Colorado School of Mines, Golden, Colorado, USA, p Rostami, J., Ozdemir, L. (1993), A new model for performance prediction of hard rock TBMs, Proceedings of the Rapid Excavation and Tunneling Conference (RETC), Boston, U.S.A., pp Rostami, J., Ozdemir, L., Bruland, A., Daul, F. (2005), Review of issues related to Cerchar abrasivity testing and their implications on investigations and cutter cost estimates, Proceedings of the Rapid Excavation and Tunneling Conference (RETC), Seattle, U.S.A., pp 地盤

13 기술기사 한국지반공학회지 Vol.31, No.1 pp.15~24 저토피불량지반터널지보패턴보강설계및시공사례 김세환 장석부 박영술 강인철 신영완 삼성물산 ( 주 ) 삼성물산 ( 주 ) 기반기술팀과장기반기술팀부장 (sh.13.kim@samsung.com) (seok.chang@samsung.com) 삼성물산 ( 주 ) 원주 - 강릉 O 공구차장 (sulid@samsung.com) 삼성물산 ( 주 ) 원주 - 강릉 O 공구현장소장, 부장 하경엔지니어링사장 (ywshin@hakyoug.net) 1. 서론 터널의굴착방법으로이용되는 NATM의개념은터널주위지반의변위를적절히허용하여지반자체의지보능력을최대한발휘하고숏크리트와록볼트로최적의시간에보강하여터널의안정성을확보하는것이기본원리이다. 그러나이론과달리현장에서는적정시간에지보재를설치하지못하거나보강량이부족하여변위를제어하지못할경우가있다. 이러한이유로 NATM에서는굴착시변위계측이중요하며, 계측모니터링결과지속적인변위가발생할경우지보량을늘려주어야한다. 원주 ~ 강릉철도건설 O공구중 OO터널은 104m 의짧은터널로풍화가심한풍화토, 풍화암이혼재된구간을통과하는터널이다. 그림 1은 OO터널지보패 턴적용현황이다. 기굴착구간인터널종점부에서과다변위가발생하여원인을조사하고보강방안을수립하였다. 과다변위에대한원인과보강방안을수립하기위해서시공중막장관찰자료, 경사및수평시추, 현장시험과실내실험자료를이용하여원인을분석하였다. 또한, 시공중계측자료를이용하여역해석을통해지반물성을재산정하였다. OO터널은당초설계시대부분 Ⅲ Ⅳ등급암반으로평가되었으나, 시공중확인된지반조건은매우불량하여 PD-6-1A 및 PD-6B로시공되었다. 특히서원기 ( 현 ) 104km km478.6구간은지반조건이다소양호한것으로평가되어현장변경패턴인 PD-6B로시공하였으나, 천단침하가크게발생하여하반은 PD-6-1A로변경하여시공하였다 Vol.31, No.1 15

14 기술기사 한국지반공학회지 Vol.31, No.1 pp.15~24 그림 1. 원주 ~ 강릉 O 공구 OO 터널기굴진구간구간별지보패턴적용현황 그림 2. 기굴착구간추가보강현황 2. 변위발생현황 OO터널은종점에서시점방향으로굴착공사가착수되어, 상반은 44.4m, 하반은 34.0m 구간이굴착된상태이며, 굴착공사중서원기 ( 현 )104km468.0부터 104km497.0까지 29m구간에서 3차계측관리기준 (25mm) 을초과하는과대천단침하가발생하여막장을폐합하고굴착공사가중지된상태이며, 시공중변위발생을억제하기위해서측벽부레그파일 ( 소구경강관 ), 가인버트및영구인버트 ( 강지보포함 ) 등의추가 보강을수행하였다. 그림 2는기굴착구간추가보강현황이다. 특히, 격자지보가시공되고레그파일이미설치된구간 ( 서원기 ( 현 )104km km487, L=7.0m) 에서최대천단변위 ( mm) 가발생하였다. 계측기위치별변위발생현황은그림 3과같다. 2.1 주요구간경시변화분석서원기 ( 현 ) 104km495구간은 PD-6-1A 적용구 16 地盤

15 저토피불량지반터널지보패턴보강설계및시공사례 그림 3. 계측기위치별변위발생현황 간으로천단침하 56.0mm, 지보재침하 46.2mm로수렴된상태이며굴착초기변위속도 4.2m/day로매우급격한천단침하발생경향을보였으며, 상단막장이격거리약 32m(2.5D) 이내에서는터널굴진에따른천단침하가증가하다가막장이격거리 32.0m 이상이격시에는천단침하가수렴하는경향을보여굴착영향범위는 32.0m(2.5D) 로판단된다. 서원기 ( 현 ) 104km480구간은 PD-6B( 격자지보 ( 상반 )) 적용구간으로천단침하 150.6mm 지보재침하 100.8mm로수렴된상태이다. 상반막장이격거리는 20.4m(1.7D) 이격되어천단침하가수렴상태로보이나굴착영향범위이내로굴착재개시추가발생가능성이있을것으로예상된다. 표 1은막장이격거리 1.7D 2.5D구간경시 변화분석결과이다. 서원기 ( 현 ) 104km473구간은 PD-6-1A 적용구간으로천단침하 92.4mm, 지보재침하 57..5mm로수렴된상태이며, 상반막장이격거리 13.4m( 약1.1D) 이격되어천단침하가수렴상태로판단된다. 서원기 ( 현 ) 104km468구간은 PD-6-1A 적용구간으로천단침하 34.1mm 지보재침하 20.4mm로수렴된상태이며, 상반굴착에따른변위속도 2.9mm/day로급격한천단침하발생경향을나타냈다. 표 2는막장이격거리 0.7D 1.1D구간경시변화분석결과이다. 상반막장이격거리는 8.4m(0.7D) 이격되어천단침하가수렴상태로보이나굴착재개시추가변위발생가능성이있을것으로예상된다. 추가보강으로적용 표 1. 막장이격거리 1.7D~2.5D 구간경시변화분석 서원기 ( 현 ) 104km495 서원기 ( 현 ) 104km Vol.31, No.1 17

16 기술기사 한국지반공학회지 Vol.31, No.1 pp.15~24 표 2. 막장이격거리 0.7D~1.1D 구간경시변화분석 서원기 ( 현 ) 104km473 서원기 ( 현 ) 104km468 된레그파일및인버트설치후천단침하와변위속도및지보재침하가감소하는것으로나타나레그파일및인버트가변위를일정수준제어하고있는것으로분석되었다. 2.2 변위발생경향분석변위발생경향을분석한결과천단침하에비해내공변위발생은매우작은것으로분석되었다. 이는전반적으로불량한지반조건대비지보재의기초부지지력이부족하여지보재침하가크게발생하고그값이천단침하에누적되어나타난결과로판단되며이는전형적인토사지반터널거동과유사한경향을보인다. 구간별천단침하및측벽침하발생경향은표 3과같다. 2.3 터널내공검측결과 내공검측결과서원기 ( 현 )104km (L=23.0m) 구간에서내공이부족한것으로확인되었으며, 이는계측자료분석결과와동일하게주로과대천단침하발생구간에서내공이부족한것으로나타났다. 터널내공은변위가크게발생한천장부에서주로부족한것으로확인되었다. 내공부족량은대부분 50mm 미만의값을보이나국부적으로위치에서 50mm를초과하여최대 64mm의내공부족이확인되었다. 위치별내공검측결과의전개도는표 4와같다. 3. 지반조건재평가 시공중막장관찰자료, 경사및수평시추 (5공), 현장시험과실내실험결과분석에의하면기굴착구간지반조건은대부분풍화가심한풍화토, 풍화암및점토 표 3. 터널변위발생경향 서원기 ( 현 )104km468,PD-6-1A 서원기 ( 현 )104km480, PD-6B 지보재변위발생개념도 18 地盤

17 저토피불량지반터널지보패턴보강설계및시공사례 표 4. 내공검측결과 내공검측전개도 서원기 ( 현 ) 104km486.5 검측결과 를포함하고있는단층대가출현하였다. 암반은파쇄대및잔절리가다수발달하여 RMR 20이하의불량한지반조건으로평가되었다. 특히, 최대천단침하가발생한서원기 ( 현 ) 104km480 부근은점토가충진된고각의절리가발달하는것으로분석되었다. 일부연암이분포하는것으로확인되었으나, 파쇄가심하고전반적으로불량한상태임을고려할때차별풍화로인해국부적으로남아있는연암층통과에따른결과일가능성이크다. 그림 4는막장관찰자료분석결과이다. 실내시험결과일라이트, 녹니석등점토광물함량비가약 15% 를차지하고있어, 녹니석과같은점토광물이 엽리면을충진하고있을경우터널굴착으로인한지하수유출에따른유실로엽리면또는절리면의전단강도가저하될수있으므로굴착작업시주의가필요하다. 표 5는지반조건재평가결과이며, 당초실시설계시예측된지반조건보다매우불량한것으로평가됨에따라 OO터널종점부과대천단침하발생은불량한지반조건에기인한것으로판단된다. 따라서, 불량한지반조건에서발생가능한 Squeezing이나지반정수재산정을통한시공지보패턴적정성검토등의과대천단침하발생원인에대한분석이필요할것으로판단된다. 그림 4. 막장관찰자료분석결과 ( 지질평면도 ) Vol.31, No.1 19

18 기술기사 한국지반공학회지 Vol.31, No.1 pp.15~24 표 5. 지반조건재평가결과 실시설계지반조건 추가조사에의한지반조건 4. 과대천단침하발생원인분석 막장관찰자료분석및추가지반조사를통한지반조건재평가결과 OO터널종점부굴착공사중발생한과대천단침하의지질학적원인은풍화토, 풍화암, 점토가충진된고각의절리가발달한암반및단층파쇄대분포등의불량한지반조건으로분석되었다. 이에따라불량한지반조건에서발생가능한 Squeezing 검토와지보재기초부지지력검토및역해석을통한지반정수재평가를통한과대천단침하발생원인분석을수행하였다. 4.1 Squeezing 발생가능성검토 Squeezing은터널굴착으로유도되는응력이주변암반의강도를초과할경우내공변위가크게발생하여 터널붕괴및지보재의파괴가유발되는현상으로본검토구간과같이풍화토, 풍화암등연약한지반에서터널굴착시발생할수있다. Squeezing 발생가능성은경험적인방법과강도-응력비에의한검토를통해평가하였으며, 표 6은 Squeezing 검토결과이며, 과대천단침하발생구간에서 Squeezing 발생가능성은없는것으로판단된다. 4.2 역해석을이용한과대천단침하발생원인분석 일반적으로지반조사결과로산정된지반정수를이 용하여터널거동을예측하는방법은터널굴착에의한지반이완및이에따른강도저하와변형특성치변화를고려하지못한다. 따라서, 시공중계측결과의지속적인피드백 (Feedback) 을통하여설계검토모델에대 표 6. Squeezing 발생가능성검토 경험식에의한검토 강도 - 응력비에의한검토 20 地盤

19 저토피불량지반터널지보패턴보강설계및시공사례 한보완이필요하며주로역해석방법이이용되고있다. 본검토에서는지반요소중터널거동및지보재응력변화특성에가장큰영향을미치는지반변형계수 (E) 를매개변수로결정하여역해석을수행하였다. 현장에서모니터링된천단침하를고려하여지반변형계수를재산정한결과, 원지반물성의 52 78% 적용시계측치와유사한천단침하가발생하는것으로예측되었다. 표 7, 8은지반정수재평가결과이다. 역해석을통해재산정된지반정수를수치해석에반 영하여역해석위치별시공지보패턴에대한적정성검토를수행하였으며, 과대천단침하발생에따른추가보강현황및터널굴착상태를해석에반영하였다. 시공지보패턴적정성검토결과, 터널상하반굴착이모두완료된구간은강지보응력이모두허용치를초과 ( 항복응력이내 ) 하는것으로검토되었고특히, 격자지보가적용된구간의지보재응력이매우높은것으로검토되었다. 이는지반조건에비해기시공지보패턴의지보재강성이부족한것에기인한것으로판단 표 7. 지반정수재평가결과요약 구분 지보패턴 강지보 당초변형계수 재산정변형계수 서원기 ( 현 ) 104km468 39MPa( 22%) 서원기 ( 현 ) 104km473 PD-6-1A H MPa ( 풍화토 ) 60MPa( 20%) 서원기 ( 현 ) 104km480 PD-6B LG-70 26MPa( 48%) 표 8. 지반정수재평가결과 서원기 ( 현 ) 104km468.0 (PD-6-1A) 서원기 ( 현 ) 104km480.0 (PD-6B) 표 9. 시공지보패턴적정성검토결과 구분서원기 ( 현 ) 104km468 서원기 ( 현 ) 104km473 서원기 ( 현 ) 104km480 지보패턴 상반 하반 PD-6-1A PD-6-1A PD-6B( 격자지보 ) PD-6-1A 숏크리트응력 (MPa) 허용응력이내 (2.8 < 8.4) 허용응력이내 (3.2 < 8.4) 허용응력이내 (3.5 < 8.4) 강지보응력 (MPa) 허용응력이내 (203 < 210) 허용응력초과 (224 < 210) 허용응력초과 (277 < 210) Vol.31, No.1 21

20 기술기사 한국지반공학회지 Vol.31, No.1 pp.15~24 되며, 표 9는시공지보패턴적정성검토결과이다. 4.3 과대천단침하발생원인종합분석결과 OO터널종점부과대천단침하발생원인은크게불량한지반조건, 지보재기초부지지력부족및지보재강성부족으로요약할수있다. 표 10은본현장의과대변위발생미케니즘을도식화한것이다. 막장관찰자료분석및추가지바조사를통한지반조건재평가결과기굴착구간지반은대부분풍화토, 풍화암이혼재하고풍화토는풍화가심한상태이며, 일부점토형태로나타났다. 최대천단침하가발생한구간의경우점토가충진된고각의절리가만히발달한것으로분석되었다. 시공중계측자료분석결과지보재변형에비해큰지보재침하량이발생한것으로분석되었는데이는불량한지반조건에따른지보재기초부지지력부족으로지보재침하가크게발생한것으로판단된다. 계측결과를이용한역해석을통해지반정수재평가결과당초실시설계시평가된지반정수보다낮은범위로산정되었으며재평가된지반정수를적용한시공지보패턴적정성검토결과지보재응력이허용치를초과하는것으로검토되었다. 이는불량지반조건에비해지보재강성이부족하여발생한결과로판단된다. 5. 과대천단침하발생및미굴착구간보강대책검토 5.1 기굴착구간보강대책 OO터널종점부는과다천단침하구간에대한내공검측결과주로천단부에서내공여유가거의없는것으로분석되어강지보추가보강이나숏크리트추가타설등의추가보강이어려운조건으로기굴착구간에대한보강대책으로콘크리트라이닝조기타설을계획하였다. 특히 OO터널종점부와같이불량한지반조건에따른과대천단침하의발생으로터널안정성이저하된경우콘크리트라이닝조기타설을통해터널안정성확보가필요할것으로판단된다. 또한, 과대천단변위로내공단면이부족하여콘크리트라이닝두께를 400mm에서 350mm로축소하고불량한지반조건을고려하여인버트를적용하여폐합단면으로계획하였으며, 시공순서는그림 5와같다. 5.2 미굴착구간보강대책 기굴착구간의과대천단침하발생원인은불량한지반조건과부족한지보재강성및기초부지지력부족에따른지보재침하가그원인인것으로분석됨에따 표 10. 과대변위발생미케니즘 본현장 일반적인터널현장 22 地盤

21 저토피불량지반터널지보패턴보강설계및시공사례 그림 5. 과다변위구간보강대책시공순서 표 11. 지보재강성증대및기초침하방지대책 지보재강성증대 지보재기초침하방지대책 표 12. 과대변위방지대책 가인버트인버트측벽보강그라우팅인버트보강그라우팅 라미굴착구간에대한지보패턴턴선정시지보재강성증대및지보재기초부침하방지등을위한공법을계획하였다. 본현장은격자지보가적용된 PD-6B 구간에서최대천단침하가발생한것으로분석되었다. 따라서미굴착구간에대한지보패턴선정시표 11과 같이격자지보를배제하고 H-형강지보를선정하였으며, 지보재기초부침하방지대책으로각부보강및레그파일공법적용을통해지지력을증대시켰다. 표 12와같이과대변위방지대책으로는터널굴착형상개선및지보폐합효과로터널변위발생을억제 Vol.31, No.1 23

22 기술기사 한국지반공학회지 Vol.31, No.1 pp.15~24 하는공법으로가인버트 ( 상반 ) 또는영구인버트를적용하였으며측벽부및터널하부지반개량을통해터널변위발생을억제하는측벽보강그라우팅을적용하였다. 6. 결론 저토피불량지반에시공되는터널의안정적인시공을위하여시공중계측자료와추가로실시된지반조사결과를바탕으로터널지보패턴보강설계및시공사례를소개하였다. 현재현장상황은재굴착을준비중에있으며시공중상세한막장관찰과밀착계측관리통해철저한시공관리를계획중이다. OO터널의굴착공사중발생한과대천단침하발생원인및대책을요약하면다음과같다. 1) 지반조건재평가결과터널구간은전반적으로풍화토, 풍화암이혼재하고점토가충진된고각의절리가발달한암반분포로지반조건이매우불량하여터널굴착시변위가크게발생한것으로판단된다. 3) 불량한지반조건대비지보재강성이부족하여지보재변형이크게발생한것으로판단된다. 보강대책은시공현황을고려하여과대침하발생구간과미굴착구간에대해별도의보강대책을수립하였으며세부내용은다음과같다. 1) 과대천단침하발생구간에대한보강대책은콘크리트라이닝조기타설방안을계획하였으며내공부족에따른콘크리트라이닝두께를 400mm 에서 350mm로축소적용하였다. 2) 미굴착구간은기굴착구간의과대천단침하발생원인인지보재강성및기초부지지력부족을고려한지보패턴계획을계획하였다. 지보재강성증대를위해강지보 H-150을계획하고지보재기초부지지력증대를위해각부보강, 레그파일, 측벽보강그라우팅을계획하였으며, 침하방지를위해가인버트및영구인버트를계획하였다. 2) 불량한지반조건대비지보재기초부지지력이 부족하여지보재침하가크게발생하고그값이천단침하에누적되어나타난결과로판단된다. 1. 한국터널지하공간학회 (2014), 원주 ~ 강릉철도건설제 O공구노반시설기타공사 OO터널과대변위발생원인및대책연구보고서, pp 地盤

23 흙, 돌그리고나 고령화와한반도의암석 박수용 ( 주 )KER 대표이사 / 공학박사 (kerpsy@hanmail.net) 최근들어우리나라고령화와출생률저하에대한뉴스를자주듣게된다. 생활수준이높아져수명이연장되어오래산다니좋은일이긴하나, 아이들키우기가점점어려운환경으로출생률이계속낮아져고령화가증가되고있어사회, 경제적인문제로대두되고있으니참으로안타까운일이아닐수없다. 나도곧준고령자 (50~64세) 에입문 (?) 할나이가되고보니이뉴스들이남의이야기같지않아고향에계신고령의부모님생각도나고, 집에있는아이들의미래도걱정이된다. 행정자치부에서제시한 2014년도 11월말현재우리나라총인구수는 51,314,683명이고 65세이상고령인구는그림 1과같이 2014년인구중 12.7% 를차지하여인구 8명중 1명꼴이며 65세이상인구는 1990년 219만 5천명 (5.1%) 에서지속적으로증가, 2014년현재 638만 6천명 (12.7%), 2030년 1,269만 1 천명 (24.3%), 2060년 1,762만 2천명 (40.1%) 수준으 로증가할것으로전망되고있다. 우리나라는 2008년고령인구비중이전체인구의 10% 를넘어선후 2026 년에고령인구비중이 20% 에접어들전망으로앞으로 12년쯤후면인구 5명중 1명이고령자인시대가도래할것으로예상된다 (2014 고령자통계, 통계청 ). 표 1에서제시된바와같이 2014년노년부양비는 17.3명으로생산가능인구 (15세 64세인구 ) 5.8명이고령자 1명을부양하고있으며저출산이지속될경우 2018년에는생산가능인구 5명이 1명을, 베이비붐세그림 1. 고령인구추이 (2014 고령자통계, 통계청 ) Vol.31, No.1 25

24 흙, 돌그리고나 표 1. 노년부양비와및노령화지수 (2014 고령자통계, 통계청 ) ( 단위 : 해당인구 100명당명, 명 ) 구분 노년부양비 1) 노령화지수 2) 고령자1명당 생산가능인구 3) 자료 : 통계청, 장래인구추계 2011 주 : 1) 노년부양비 = (65 세이상인구 / 15~64 세인구 ) 100 2) 노령화지수 = (65 세이상인구 / 0~14 세인구 ) 100 3) 고령자 1 명당생산가능인구 = 15~64 세인구 / 65 세이상인구 터고령암석화 (?) 가되어있었다. 지구의지각을구성하고있는암석을가장간단하게구분하면생성원인에따라화성암, 퇴적암, 변성암으로분류할수있다. 화성암 ( 火成岩 ) 은지하깊은곳에서기존암석들이녹아서만들어진마그마가지표로분출하거나땅속에서서서히식으면서다시굳어져만들어진암석으로현무암, 화강암, 유문암, 반려암등이있고, 퇴적암 ( 堆積岩 ) 은빗물이나강물및바람등에의해서암석이부서지고물에의해서운반된다음, 퇴적물, 침전물및조개와같은생물의유해등이쌓여만들어진암석으로역암, 사암, 이암, 셰일, 석회암등이있다. 그리고변성암 ( 變成岩 ) 은이미만들어진암석이열이나압력또는다른작용을받아그성질이변화된암석을가리키며편암, 편마암, 천매암, 규암등이있다. 이들세가지암석들이한반도를구성하고있는비율은그림 2와같이선캄브리아기 ( 시원생대 ) 의가장나이가많은변성암류가약 43%, 중생대와그후에관입한가장젊은화성암류가약 32%, 고생대이후의퇴 대의고령인구진입및기대수명증가로인하여 2030 년에는 2.6명이 1명을, 2060년에는 1.2명이 1명을부양해야할것으로전망된다. 또한, 2014년노령화지수는 88.7명으로유소년인구 (0세 14세인구 ) 100명당 65세이상고령자는 88명이었으며, 2017년에이르면 104.1명으로고령인구가유소년인구를앞지를것으로전망되었다 (2014 고령자통계, 통계청 ). 앞에서기술한것처럼우리나라는현재고령인구 12.7% 로고령화사회 (65세이상고령인구비율 7% 이상 ) 이며, 이제고령사회 (65세이상고령인구비율 14% 이상 ) 및초고령화사회 (65세이상고령인구비율 20% 이상 ) 로의진입단계에들어섰다. 따라서국가뿐아니라나스스로도준비가필요할것같아여러가지를고민하다가문득떠오른생각이한반도의기반암분포비율이었다. 우리나라는이제고령사회가되는중이지만우리나라에분포하는암석은이미오래전부 그림 2. 한반도의지질분포 26 地盤

25 고령화와한반도의암석 적암류가약 25% 분포하며암석의연대는약 23억년전변성암부터신생대제4기에형성된가장최근의화산암까지다양하게분포하고있다. 이들중우리나라에서가장많이분포하는변성암은그나이가최소 5억7천만년이상된초고령암석으로생성당시에는퇴적암또는화성암이었으나오랜기간동안여러가지지질변화를받은암석이다. 변성암은오랜시간동안에만들어진많은절리와엽리, 단층등의지질구조를포함하고있기때문에토목설계시적지않은변수를주고있으므로정밀한조사가필요하나오래된만큼안정적이며풍화에강한것이많고지하수유동이적은편이므로토목설계에있어서퇴적암이나화성암에비해서는유리한면이많다고할수있다. 따라서우리나라경제성장과발전을위해노력한고령인들을오랜시간동안많은변화를겪으면서도젊은화성암과퇴적암보다도한반도기반암의많은부분을유지해온변성암에비유할수있을것이다. 이들은젊은사람들이부양해야할대상이아니라대한민국을유지하고업그레이드할수있도록기초를튼튼히하는 기반암이될수있으며, 그들의경험과지식을계속유지하고활용할수있도록하여젊은세대의패기및도전과함께미래대한민국을이끌어갈또하나의축으로중요한인적자원이되어야한다고생각한다. 이를위해서사회적으로는많은고령인들의경험과지식을제대로활용할수있는시스템을개발하고, 국가는안정적인생활을할수있도록적극적인지원이필요할것이다. 그러나무엇보다중요한것은고령인스스로개인의이익과대접을받으려고하는소극적자세를자제하고, 재능기부및봉사활동등을통한적극적인사회참여로젊은이들에게부양의대상이아니라부러움의대상이되도록노력해야되지아닐까생각해본다. 따라서안정적인생활을위해노후준비도잘해야겠지만멀지않은미래에고령인이되었을때지반공학을전공한나의경험과지식이대한민국미래의씨앗이될수있는방법을지금부터진지하게생각해봐야겠다. 회비납부안내 ( 지로및온라인 ) 학회사무국에서는연중수시로학회비를수납하고있사오니, 홈페이지에로그인하시어연회비및미납회비확인후납부하여주시기바랍니다. 회원여러분의적극적인협조를부탁드리며, 문의사항이있으면사무국으로연락하여주시기바랍니다. 은행무통장 ( 타행 ) 입금국민은행계좌번호 : 예금주 : ( 사 ) 한국지반공학회 카드결제홈페이지하단 회비납부 로들어가서결제하시기바랍니다. ( 본인정보필수 ) 지로용지기입시유의점 - 지로장표상의금액과납부자관련정보 ( 회원번호, 성명, 납입금종류등 ) 는검정색펜으로정자체로표기해주시기바랍니다. - 납부금액란에는정확한위치에정자로아라비아숫자만기입합니다. 납부금액앞뒤에특정기호 (, -, * 등 ) 를표시할수없습니다. 지로용지가필요하신분은지반공학회사무국 ( / 박소영대리 ) 으로전화주세요 Vol.31, No.1 27

26 함께하는지 반 여 행 Q&A Q & A 지반공학적문제에대한답을드립니다. Q 지반공학에서 고분자합성체 (polymer) 의활용가능성은? A 이창호전남대학교해양토목공학과조교수 (changho@jnu.ac.kr) 지반공학적관점으로보면, 흙은토목공학의기본적인재료로거의대부분의시공현장에서접할수있는중요한재료중하나이다. 그러나원지반상태에서의지반이우리가필요로하는모든종류의공학적인가치를가지고있는것은아니다. 지반공학자들은다양한조건의자연환경및인공적인환경에서자연재해를경감시키고지반재료의획일적이고단편적인기능성을확장하여지반물질의거동을향상시키려노력해왔다 (Masad et al., 1996; Feng and Sutter, 2000; DeJong et al. 2006; Lee et al. 2010). 최근들어고분자합성체 (polymer) 는기계, 자동차, 의류등다양한분야에서활용되고있으며, 지반공학적응용은아니지만흙을재료로하는고분자-점토- 나노복합체의개발및실용화가이루어졌다. 고분자- 점토나노복합체 (polymer-clay nanocomposite) 는 기존복합체에서나타나는역상관관계인기계적물성 ( 예를들어 Modulus 및 toughness 개선 ) 개선과난연성과 barrier property 향상을나타내었고, 소량의점토첨가로이러한물성변화가가능한것이특징이다. 전세계적추세를살펴보면, 일본의경우는나노복합체기술이시작되었던만큼제품화기술이상당히앞서있는반면기본원료인유기화층상실리케이트분야에서는미국이앞서고있는것으로판단된다. 즉, 제품화분야에서는일본이앞서있고, 기본소재및기초기술은미국이선두에있다. 특히미국의경우는국가연구기관, 대학및기업등이서로활발한연계를통하여나노복합체에적합한유기화층상실리케이트의개발및고분자나노복합체의제조및구조특성평가등다양한분야에서연구개발이진행되고있다. 또한, 28 地盤

27 함께하는지 반 여 행 Q&A (a) 친수성모래 (wettable sand) (b) 소수성모래 (water repellent sand) 그림 1. 친수성모래와소수성모래의입자-유체간계면활동 (Kim et al. 2011) 표 1. 고분자나노복합체의국내ㆍ외기술수준비교분야 국내수준 외국수준 층상실리케이트 ( 정제, 합성 ) 매우낮음 미국이주도 유기화반응 낮음 미국, 일본이주도 나노복합체제조기술 보통 ( 대학및연구소에서활발함 ) 미국, 일본이주도 평가기술 보통 ( 주로 XRD, TEM, 기계적 / 열적특성등 ) 대학중심으로활발히진행 가공기술 낮음 일본, 미국등에서가공특성규명 제품화기술 매우낮음 일본, 미국등에서자동차, 식품포장재제품개발 유럽의경우는유럽공동체에서공동으로수행되고있는나노소재연구가유럽과학재단과나노재료유럽컨소시엄에의해수행되어지고있다. 반면국내의경우최근에서야연구개발이시작되었으며, 대부분의연구개발분야가화학이나기계공학분야로이루어져있으며토목공학에서는그연구가미비하다. 국내의고분자나노복합체개발은대학및연구소를중심으로기초적인수준에머물고있으며자동차나대형플라스틱의생산업체를중심으로하여연구가진행되고있는실정이다. 한국과학기술정보연구원에서운영중인 [ 나노넷 ] 에따르면, 고분자나노복합체의국내 외기술수준은표 1과같다. 표 1에서알수있듯이현재선진국에서는이미고분자복합기술이많은연구가진행 되어여러분야에서의적용에주력하고있지만, 국내기술은매우낮은수준에머물러있다. 고분자를이용한흙의재료적특성변화는그림 1, 2 와같이흙의물리적, 수리적, 열적특성을변화시킬수있으며, 다양한지반공학적분야에활용이가능하다. 대표적인예로점토의특성조절이다. 일반적으로점토지반의압밀시간단축을위해서는샌드드레인공법, 팩드레인공법, 페이퍼드레인공법등의연직배수공법을많이사용한다. 하지만이러한연직배수공법들은공사비가많이들고점토지반의 N치가일정수준이상이되면압입이곤란한경우가생기게된다. 또한시공중간에드레인이절단되는경우공법적용효과를볼수없는단점이있다. 나노복합체와의합성 Vol.31, No.1 29

28 함께하는지 반 여 행 Q&A (a) 1.0% 실란 (b) 2.5 % 실란 (c) 5.0% 실란 그림 2. 처리농도따른협수성점토위물방울이미지 (d) 10.0% 실란 그림 3. 매립지의점토차단시스템 을통한점토지반개량은소규모의분산입자첨가만으로점토지반자체의투수성을향상시킬수있다. 또한, 고분자합성점토를사용하게되면드레인이끊어지는것과같은현상이발생하지않고지속적인사용이가능하며, ph, 이온농도의조절이가능한고분자물질을이용할경우개량후다시원지반상태로돌아올수있는장점이있다. 또한, 매립지에서차수를위해사용되는점토층으로는다짐점토층 (compacted clay liner, CCL) 과토목합성수지점토라이너 (Geosynthetic Clay Liner, GCL) 이있다. CCL의경우물리적현상에의한균열 ( 동결 / 융해등 ) 에취약하여다짐성토층의손상을유발하는단점이있으며, 토목합성물질사이에벤토나이트를삽입한 GCL의포설이어려운곳에시공이가능 30 地盤

29 함께하는지 반 여 행 Q&A 하고경제적인장점이있지만벤토나이트의경우투수되는용액에따라서투수계수가변할수있는단점을지니고있다. 또한폐기물의생물학적분해로발생되는메탄과이산화탄소등의가스의배출및차단역시큰문제로대두되고있다. 매립지등에서사용하는 Engineering barrier의경우연약지반의개량과는반대로고분자합성체를이용하여점토의투수및가스전도도를변화시킴으로써오염물질의차단에관한성능개량이가능할것으로판단된다. 또한물뿐만아니라용액속의오염물질에대해특별한반응을할수있는고분자물질을합성할경우그림 3과같이특수한오염물질을차단할수있는 filter의역할도가능할것으로판단된다. 이와같이고분자를이용한나노복합체의연구는앞으로여러분야에서거대시장을형성할것으로예상되며, 현재까지원지반을이용해서이루어졌던토목공사는고분자합성점토를활용함으로써공기의단축, 압밀시간조절, 오염물질의제거, 친환경조성사업과같은다양한분야에서효율적인사용이가능해질것으로예상된다. 1. DeJong, J. T., Fritzges, M. B., Nusslein, K., Microbially Induced Cementation to Control Sand Response to Undrained Shear, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 132(11), Feng, Z. Y., Sutter, K. G., Dynamic Properties of Granulated Rubber/Sand Mixtures, Geotechnical Testing Journal, 23(3), Kim, D. H., Kim, Y. J., Lee, J.S., Yun, T. S. (2011). Thermal and Electrical response of unsaturated hydrophillic and hydrophobic granular materials. Geotechnical Testing Journal, 34(5), Lee, C., Truong, Q.H., Lee, J.S. (2010). Cementation and bond degradation of rubber-sand mixtures. Canadian Geotechnical Journal, 47, Masad, E., Taha, R., Ho, C., Papagionnakis, T., Engineering Properties of Tire/Soil Mixtures as a Lightweight Fill Material, Geotechnical Testing Journal, 19(3), Vol.31, No.1 31

30 문화광장 조선왕조실록 ( 朝鮮王朝實錄 ) 조선태조로부터철종에이르기까지 25대 472년간의역사를연월일순서에따라편년체 ( 編年體 ) 로기록한책을조선왕조실록이라하며, 현재남한에는정족산본 1707권 1187책과오대산본 74책, 태백산본 1707권 848책등이남아있다. 고종태황제실록( 高宗太皇帝實錄 ) 과 순종황제실록( 純宗皇帝實錄 ) 은일제치하에서편찬되었기때문에포함되지않는다. 본책자 1,893권 888책, 필사본 인본, 정족산본과태백산본등이일괄적으로국보제151호로지정되었으며, 1997년에는훈민정음과함께유네스코세계문화유산으로등록되었다. 조선왕조실록은일시에편찬된사서가아니라대대로편찬한것이축적되어이루어진것이다. 대체로조선시대에는왕이승하하면다음왕때에임시로실록청 ( 實錄廳 ) 을설치하여전왕대의실록을편찬하는것이상례였다. 실록편찬시이용되는자료는정부각기관에서보고한문서등을연월일순으로정리하여작성해둔춘추관시정기 ( 春秋館時政記 ) 와전왕재위시의사관 ( 史官 ) 들이각각작성해둔사초 ( 史草 ) 를비롯하여, 승정원일기 의정부등록 등정부주요기관의기록과개인문집등이었다. 후세에는 조보朝報 비변사등록 일성록 또한중요자료로추가되었다. 이가운데에서특기할만한자료는사관의사초이다. 사관은넓게는춘추관관직을겸임한관원이모두해당된다. 하지만그중에서도기사관을겸임하고있는예문관의봉교 ( 奉敎, 정7품 ) 2인, 대교 ( 待敎, 정8품 ) 2인, 검열 ( 檢閱, 정 9품 ) 4인이바로전임사관이었다. 전임사관들은품계는비록낮았지만청화 ( 淸華 ) 한벼슬로서항상궁중에들어가입시 ( 入侍 ) 하였다. 그리고임금의언행을비롯하여임금과신하가국사를논의, 처리하는것과정사 ( 政事 ) 의득실및풍속의미악과향토 ( 鄕土 ) 의사정 ( 邪正 ) 등을보고들은대로직필하여사초를작성하였다. 전임사관외에수찬관 ( 修撰官 ) 이하의겸사직자 ( 兼史職者 ) 도사초를작성하였다. 그러나이들은본직에분주했기때문에질이나양에있어서전임사관의사초에는크게미흡하였다. 따라서사초는전임사관의것이중심이되었다. 사초는크게두종류로나누어볼수있다. 하나는전임사관을비롯하여수찬관이하의겸사직자들이현행사건을기록한사초이다. 이사초는시정기 ( 時政記 ) 의자료로사용하기위하여춘추관에제출해야했다. 다른하나는인물의현부 ( 賢否 ) 득실과이에따른비밀스러운일등을상세히기록하여집에보관해두는가장사초 ( 家藏史草 ) 이다. 이 32 地盤

31 조선왕조실록 ( 朝鮮王朝實錄 ) 기록은비밀을요했기때문에춘추관에두지아니하고사관들이각자간직하고있다가실록을편찬할때실록청에제출하도록되어있었다. 대체로실록에 史臣曰 ( 사신왈 ) 이라하여실린사관의사론 ( 史論 ) 이바로가장사초의내용을수록한것이다. 그런데유교정치의진전에따른신진사림세력이등장하는성종대의실록부터사론이본격적으로수록되기시작하였다. 그래서실록편찬시해당사관의사초를빠짐없이거두기위하여제출하지않은자에게는자손을금고 ( 禁錮 ) 하고은 20냥을벌금으로물게하는법을만들기도하였다. 사초는그극비성때문에사관이외에는아무도보지못하게하였다. 전제왕권이라도사초열람은불가능하였다. 그이유는필화사건, 즉사화 ( 史禍 ) 가일어날우려가높았기때문이다. 이와관련하여사초를본사관이그내용을누설할경우중죄에처하도록하였다. 이와같이조선시대에는사법 ( 史法 ) 이매우엄했기때문에사관은사실을직필할수있었다. 그러나때로는군왕이나감수관 ( 監修官 ) 등의상관에의해사초에대한비밀유지의원칙이엄격히지켜지지않기도하였다. 그결과무오사화 ( 戊午士禍 ) 가일어나기도하였다. 사관도자신이직필한사초로말미암아화를입을까두려워하여직필을기피하거나, 또는엄격한금지법에도불구하고사초의내용을부분적으로삭제, 개서하는일이간혹있었다. 그직접적인원인의하나로사초의내용에책임을지게하기위하여작성자의성명을기입하도록했기때문이었다. 사초가운데서도가장사초에성명을기입하는문제는신중히논의되었다. 그래서인종대에기입하지말도록했으나명종대에재론되면서성명기입을항식화 ( 恒式化 ) 하였다. 한편, 당쟁기에는집권당의사관이자기당파에유리하게편파적으로실록을편찬하여공정성을잃게하는경우도있었다. 그리고뒤에집권당이바뀌면수정하여다시편찬하기도하였다. 선조수정실록 현종개수실록 경종개수실록 이바로그예이다. 실록편찬은각종기록들이실록청에수합되면서이루어지게된다. 이때편찬에임하는실록청의구성원은모두춘추관의관원이었다. 대체로총재관 ( 摠裁官 ) 과당상 ( 堂上 ) 낭청 ( ) 의직함을주어여러부서로나누어편찬하도록했는데, 도청 ( 都廳 ) 과 1 2 3의방 ( 房 ) 으로나누어편찬하는것이일반적이었다. 그러나재위연수가길어편찬분량이많은경우방을늘려 6방까지설치하는경우도있었다. 각방은순서대로 1년씩맡는식으로재위연수를분담하여편찬하였다. 실록의편찬은다음의세단계를거쳐서완성되었다. 첫째단계는 1 2 3의각방에서춘추관시정기등각종자료가운데에서중요한사실을초출 ( 抄出 ) 하여초초 ( 初草 ) 를작성하였다. 둘째단계는도청에서초초가운데빠진사실을추가하고불필요한내용을삭제하는동시에잘못된부분을수정하여중초 ( 中草 ) 를작성하였다. 셋째단계는총재관과도청당상이중초의잘못을재수정하는동시에체재와문장을통일하여정초 ( 正草 ) 를작성하는것이었다. 실록이완성되면이를특별히설치한사고 ( 史庫 ) 에비장하였다. 그리고편찬에이용한기본자료인춘추관시정기와사관의사초및실록의초초와중초는기밀누설을방지하고동시에종이를재생하기위한조처로써, 조지서 ( 造紙署 ) 가있던자하문 ( 紫霞門 ) 밖차일암 ( 遮日巖 ) 시냇물에서세초 ( 洗草 ) 하였다. 사고에보관된실록은 3년에한번씩꺼내어포쇄 ( 暴灑 ) 하였다. 이때에도전임사관 1인이파견되어일정한규례에따라시행하도록하였다. 그리고실록은정치의잘잘못과왕의선악및신하들의간위 ( 奸僞 ) 등을사실대로기록한것이므로, 사관이외에는아무도보지못하게하였다. 조선시대의실록은 1413년 ( 태종 13) 에 태조실록 을편찬한것이처음이며, 이어 1426년 ( 세종 8) 에 정종실록, 1431년에 태종실록 을편찬하였다. 그리고 태종실록 편찬직후정부에서보관의필요성을느껴위의 Vol.31, No.1 33

32 문화광장 삼조실록 ( 三朝實錄 ) 을고려시대의실록이보관되어있는충주사고에봉안하였다. 그런데충주사고는민가가밀집한시내에위치하여화재의염려가있어, 1439년 6월사헌부의건의에따라전주와성주에사고를새로설치하였다. 그리고 1445년 11월까지 3부를더등사하여모두 4부를만들어춘추관 충주 전주 성주의 4사고에각기 1부씩봉안하였다. 또한 세종실록 부터는실록을편찬할때마다정초본 ( 正草本 ) 외에활자로 3부를더인쇄, 간행하여위의 4사고에각각 1부씩나누어봉안하였다. 따라서, 지금서울대학교도서관에소장되어있는정족산본의 태조실록 정종실록 태종실록 은세종때등사하여전주사고에봉안했던것으로서인본이아닌필사본이다. 1592년 ( 선조 25) 에임진왜란이일어나춘추관과충주 성주사고의실록은모두병화 ( 兵火 ) 에소실되었다. 다행히전주사고의실록만은전주의선비인안의 ( 安義 ) 와손홍록 ( 孫弘祿 ) 이 1592년 6월에일본군이금산에침입했다는소식을듣고사재 ( 私財 ) 를털어서 태조실록 부터 명종실록 까지 13대의실록 804 권과기타소장도서들을모두정읍의내장산으로옮겨놓았다. 그리고이듬해 7월에정부에넘겨줄때까지 1년여동안번갈아가며지켜후세에전해지게된것이다. 1593년 7월에내장산에서실록을넘겨받은정부는이를해주와강화도를거쳐묘향산으로옮겨보관하였다. 그러다가왜란이평정된뒤, 국가의재정이궁핍하고물자가부족함에도불구하고실록의재출판사업을일으켜, 1603년 7월부터 1606년 3월까지 2년 9개월동안에 태조실록 부터 명종실록 까지 13 대의실록 804권을인쇄, 출판하였다. 이때출판한실록은 3부였으나전주사고에있던실록원본과재출판시의교정본 ( 校正本 ) 을합하여 5부의실록이갖추어졌다. 그래서 1부는국가의참고를위하여옛날과같이서울의춘추관에두었다. 다른 4부는병화를면할수있는깊은산속이나섬을선택하여강화도마니산, 경상도봉화의태백산, 평안도영변의묘향산, 강원도평창의오대산에사고를새로설치하고각각 1부씩나누어보관하였다. 춘추관 태백산 묘향산에는신인본 ( 新印本 ) 을, 마니산에는전주사고에있던원본을, 오대산에는교정본을보관하였다. 그뒤실록은 5부를간행하게되어, 광해군때 선조실록 을 5부간행하여 5사고에각각 1부씩나누어보관하였다. 그런데서울에있던춘추관소장의실록이 1624년 ( 인조 2) 이괄 ( 李适 ) 의난때모두불타버렸다. 그리고그뒤다시복구되지않아춘추관에서는실록을보관하지않게되었다. 따라서, 인조이후에는 4 부를간행하여 4사고에각각 1부씩나누어보관하였다. 그런데 4사고가운데묘향산사고의실록은 1633년에만주에서새로일어난후금 ( 後金 ) 과의외교관계가악화되어가자전라도무주의적상산에새로사고를지어옮겼다. 마니산사고의실록은 1636년병자호란때청나라군대에의하여크게파손되어낙권 ( 落卷 ) 낙장 ( 落張 ) 된것이많았는데, 현종때이를완전히보수하고, 1678년 ( 숙종 4) 에는같은강화도내의정족산에새로사고를지어옮겼다. 그뒤철종까지의실록이정족산 태백산 적상산 오대산의 4사고에각각 1 부씩보관되어, 20세기초조선의마지막까지온전히전해져내려왔다. 그러나 1910년에일제가우리나라의주권을강탈한뒤실록도수난을겪게되었다. 정족산 태백산사 34 地盤

33 조선왕조실록 ( 朝鮮王朝實錄 ) 고의실록은규장각도서와함께조선총독부로, 적상산사고의실록은구황궁 ( 舊皇宮 ) 장서각에이관되었다. 그리고오대산사고의실록은일본의동경제국대학으로반출해갔다. 그뒤동경제국대학으로반출해간오대산본은 1923년의일본관동대진재 ( 關東大震災 ) 당시대부분타서없어졌다. 조선총독부로이관했던정족산본과태백산본은 1930년에규장각도서와함께경성제국대학으로이장하였다. 1945년광복이후정족산본과태백산본은서울대학교도서관에그대로소장되어오늘에이르고있다. 그리고적상산본도구황궁장서각에그대로소장되었으나, 광복직후의실록도난사건으로낙권이많이생기게되었다. 한편, 이것은 1950년 6 25사변당시북한측에서가져가현재김일성종합대학도서관에소장되어있다는소문도있으나확실하지는않다. 조선왕조실록은한국사연구의기본자료가된다. 이러한까닭에 년까지 4년동안경성제국대학에서태백산본을원본으로하여실록전체를사진판으로영인하였다. 형태는원본을 4분의 1로축쇄 ( 縮刷 ) 하여한장본 ( 漢裝本 ) 888책으로간행하였다. 그러나이때출판한것이 30부에불과했고, 그나마대부분일본으로가져가고국내에는 8부밖에두지않았다. 광복후국내외를막론하고우리나라의역사와문화를연구하는자들이많아졌다. 이에따라실록보급의필요성도절실해져서국사편찬위원회에서 년까지 4년동안태백산본을 8분의 1로축쇄, 영인하여 A4판양장본 48책으로간행하였다. 그리고이를국내각도서관은물론구미각국의주요대학의도서관에널리반포하였다. 이밖에 1953년부터일본가쿠슈원 ( 學習院 ) 동방문화연구소 ( 東方文化硏究所 ) 에서도축쇄, 영인하여간행하였다. 실록은권질 ( 卷秩 ) 의방대함과아울러조선시대의정치 외교 군사 제도 법률 경제 산업 교통 통신 사회 풍속 천문 지리 음양 과학 의약 문학 음악 미술 공예 학문 사상 윤리 도덕 종교등각방면의역사적사실을망라하고있어서세계에서유례를찾아보기어려운귀중한역사기록물이다. 비록지배층위주의관찬기록이라는한계성이있지만, 조선시대의역사와문화를연구하는데있어서가장기본적인자료가되는사적 ( 史籍 ) 이다. 그런데이같은역사적가치를지닌실록이어려운한문으로기록되어있어서오늘날대부분사람들이읽기가어려웠다. 그래서고전국역사업의일환으로이를국역간행하는사업이 1968년에시작되어 1993년까지 26년이라는오랜기간에걸쳐신국판 ( 新菊版 ) 총 413책으로완성되었다. 세종대왕기념사업회에서는 1968년이후태조에서성종까지와숙종에서철종까지의실록을, 민족문화추진회에서는 1972년이후연산군에서현종까지의실록을각각분담하여국역하여간행하였다. 또한국역실록의보다편리한이용을위하여서울시스템에서한국학데이터베이스연구소를설립하여국역조선왕조실록의전산화작업을완료하여 1995년에 CD-ROM으로간행하였다. 한편북한의사회과학원에서도 1975년부터 1991년까지태조에서순종까지실록을국역하여총 400책으로간행하였다. 출처 : 조선왕조실록 [ 朝鮮王朝實錄 ] ( 한국민족문화대백과, 한국학중앙연구원 ) Vol.31, No.1 35

34 International Conference & Symposium Geosynthetics 2015 Date: Feb , 2015 Venue: Oregon Convention Center, Portland, Oregon, United States Website: ANZ Conference - The Changing Face of the Earth: Geomechanics & Human Influence Date: April 22-25, 2015 Venue: Wellington, New Zealand Website: anz2015@tcc.co.nz XVI African Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering - Innovative Geotechnics for Africa Date: April 27-30, 2015 Venue: Hammamet, Tunisia Website: mehrez.khemakhem@gmail.com ISP7 PRESSIO 2015 Date: May 1-2, 2015 Venue: Hammamet, Tunisia Website: Isp7_organisation@cramsg2015.org International Conference CIGOS-PARIS 2015 Date: May 11-12, 2015 Venue: ENS Cachan, Cachan, Ile de France, France Website: secretariat@cigos.org ISFOG2015 Date: June 10-12, 2015 Venue: Holmenkollen Park Hotel Rica, Oslo, Norway Website: isfog2015@ngi.no 3rd International Conference on the Flat Dilatometer DMT 15 Date: June 15-17, 2015 Venue: Parco dei Principi Grand Hotel & SPA, Rome, Italy Website: simona@marchetti-dmt.it International Conference in Geotechnical Engineering - ICGE- Colombo 2015 Date: August 10-11, 2015 Venue: Colombo, Colombo, Sri Lanka Website: gm@cecbsl.com; sahabandukls@gmail.com XVI European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering Date: Sep 13-17, 2015 Venue: Edinburgh,Scotland Website: contact to website. Workshop on Volcanic Rocks & Soils Date: Sep 24-25, 2015 Venue: Isle of Ischia, Italy Website: agi@associazionegeotecnica.it 36 地盤

35 The 2nd International Symposium on Transportation Soil Engineering in Cold Regions (TranSoilCold2015) Date: Sep 24-26, 2015 Venue: Siberian State University of Railway Engineering, Novosibirsk, Russia Website: 5th International Symposium on Geotechnical Safety and Risk (ISG SR 2015) Date: Oct 13-16, 2015 Venue: WTC, Rotterdam, Netherlands Website: 6th International Conference on Earthquake Gotechnical Engineering Date: Nov 2-4, 2015 Venue: Christchurch, New Zealand The 15th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering New Innovations and Sustainability Date: Nov 9-13, 2015 Venue: Fukuoka International Congress Center, Fukuoka, Kyushu, Japan Website: XV Pan American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering Date: Nov 15-18, 2015 Venue: Hilton Hotel, Buenos Aires, Argentina Website: Geo-Environment and Construction European Conference Date: Nov 26-28, 2015 Venue: Polis University, Tirana, Albania NGM 2016, The Nordic Geotechnical Meeting Date: May 25-28, 2016 Venue: Reykjavik, Iceland Website: GeoChina 2016 Date: July 25-27, 2016 Venue: Shandong, China Website: 3rd ICTG International Conference on Transportation Geotechnics Date: Sep 04-07, 2016 Venue: Villa Flor Cultural Centre and University of Minho, Guimaraes, Portugal Website: http;// Baltic States Geotechnical Conference Date: Sep 15-17, 2016 Venue: Vilnius University, Vilnius, Lithuania Website: 안재훈 / 부산대학교건설융합학부부교수 (jahn@pusan.ac.kr) Vol.31, No.1 37

36 대곡 ~ 소사간복선전철 1. 개요 1.1 사업규모및사업위치 규모 : 대곡 ~ 소사간 19.6 km복선전철건설 위치 : 경기도고양시대곡동 ~ 부천시원미구일원 1.2 사업목적및노선개요 대곡 ~ 소사노선은시공중인소사 ~ 원시노선의경기도부천 ( 경인선소사역 ) 과일산 ( 경의선능곡역 ) 을남북으로연결하는노선으로향후건설될서해선철도 ( 안산원시동 ~ 충남예산 ) 와연계되어남북교류확대에대비한간선기능철도망으로서역할을하게된다 ( 그림 1). 본노선은능곡 ( 경의선 ), 김포 ( 공항철도, 5,9호 그림 1. 대곡 ~ 소사노선개요 그림 2. 대곡 ~ 소사환승계획

37 선 ), 당아래 (7호선), 소사 ( 경인선 ) 에서환승계획이있으며, 시공중인소사 ~ 원시노선으로연계운행하여시흥 ( 신안산선 ), 화랑 ( 안산선, 수인선 ), 화양 ( 장항선 ) 과환승으로수도권서북부와서남부의연결로인한교통편익을제공할뿐아니라, 송산그린시티등서해안축개발사업활성화에크게기여할것으로예상된다 ( 그림 2). 1.3 추진경위및향후추진계획 05.8 : 예비타당성조사 (BC=0.8, AHP=0.501) 06.6 ~ : 타당성조사및기본계획 ( 국토부 ) ~ : 기본설계 ( 철도시설공단 ) 09.3 ~ : 민자적격성조사 ( 국토교통부부 ) : 민간투자시설사업기본계획고시 ( 국토교통부 ) : 우선협상대상자선정 ( 현대건설컨소시엄 ) 15.3 : 실시협약체결 15.7 : 실시계획승인 : 공사착공 (6년간) 2021년 : 개통예정 2. 노선현황 대곡-소사복선전철은경기도고양시덕양구대장동 ( 대곡역 ) 에서경기도부천시소사구소사동을연결하는총연장 19.6km(5개역사, 16분소요 ) 의전철을건설하는사업으로서, 북측으로는경의선과직결되며, 남측으로는현재공사중인소사-원시구간을거쳐서해선과도연결된다. 이사업이완료 (2021년말예상 ) 되면복잡한수도권을우회하여호남 충청권의여객및화물을수송하는서해안측간선철도망이구축되게되고, 경부선에집중된화물물동량을분산처리하여경부선의선로용량부족을해소하고, 철도화물운송활성화에기여할것으로기대된다 ( 그림 3). 그림 3. 대곡 ~ 소사평면선형및종단선형 Vol.31, No.1 39

38 그림 4. 노선지질종단면 그림 5. 터널구간현황 3. 지형및지질 한강유역및김포공항일대의범람원및지천일대는점토, 모래및자갈층으로구성된충적층이분포되어있으며기반암은공학적특성이양호한화강암과편마암으로이루어져있다. 지반조사결과노두에서단층 (F) 16개소가발견되었으며탐사결과비저항이상대 (RF) 13개소노선교차과교차하는것으로확인되었다. 특히쉴드TBM 공법적용구간인한강하저구간은지질이상대가밀집하고충적층이깊이가깊어장비선정및굴착시주의를기울여야할구간이다 ( 그림 4). 4. 터널구간현황및통과계획 4.1 터널구간현황터널 1구간은한강하저구간으로쉴드TBM 공법으로계획되어있으며길이 2,695m의단선병렬구간이다. 터널 2구간은김포공항하부를통과하는구간으로개화산하부는양호한화강암지반이나김포공항하부는풍화대가깊고지층변화가심하여난공사가예상된다. 터널 3구간인구도심지역은저층상가및주거밀집지역으로발파진동및구조물변위에의한다수의민원이예상되는구간이다. 대곡 ~ 소사복선전철의터널구간은토피고 40~70m의대심도구간으로 3개소의터널정거장이계획되어있다 ( 그림 5). 40 地盤

39 표 1. 터널형식별적용연장 구분 본선터널정거장터널부본선환기구 NATM 쉴드 TBM 2Arch 대단면복선 - 단선병렬 3Arch 2Arch 횡갱및수직구 연장 (m) 10, , 개소 그림 6. 쉴드 TBM 공법적용구간현황 그림. 7 김포공항통과구간현황 4.2 한강하저통과구간한강하저통과구간은굴착공법으로단선병렬의쉴드TBM으로계획되어있으며연장은 2,695m이다. 한강하저통과구간의최대수심은 17.3m이며토피고는 19.4m로장비선정시다수의단층대와깊은충적층을고려하여최대 5bar의고수압에대응이가능한장비선정이필요한구간이다. 또한퇴적층과기반암을모두통과해야하므로복합지반굴진용 EPB type의장비로계획되어있다. 최종장비선정시막 장압및배토관리에실패하여문제가발생한지하철 9호선이나경암지반굴착에어려움을겪었던분당선한강하저구간을교훈삼아장비선정에대해신중을기하여야할것이다 ( 표 1, 그림 6). 4.3 김포공항하부통과구간김포공항통과구간은국내선및국제선계류장, SKY PARK 등의주요시설물하부를통과해야하며지반조건역시풍화대가깊이난공사가예상되는구 Vol.31, No.1 41

40 그림 8. 지반조건을고려한종단계획 간이다. 기존지하철 9호선및공항철도의경우계류장에침하가발생하여어려움을겪었던구간이기도하다. 안전한터널시공과공항이용및환승편의를모두확보하기어려운구간이므로환승거리는다소머나안전한터널시공을위하여계류장하부통과구간으최대토피를 78m 확보하여계획이수립되어있다. 깊은심도로인하여정거장은대단면의터널식정거장으로계획되어있다 ( 그림 7). 4.4 지반조건및지상구간현황을고려한종단계획 대곡 ~ 소사복선전철은간선철도의기능확보와수 송수요확대를위해위에서기술한주요시설물이외에도자유로, 오정대로등주요도로와도심지를관통하는노선특성을가지고있다. 따라서터널굴착안정성확보가매우중요한구간이며발파진동, 지하수등민원발생을최소화하는데주의를기울여야한다. 이를고려하여노선계획시양호한암반에위치하도록종단계획이수립되어있다 ( 그림 8). 5. 맺음말 대곡-소사복선전철민간투자사업은총사업비는 1조 4,468억원규모로현대건설 ( 주 ) 컨소시엄이우선협상자로지정 ( ) 된이후사업비분담방안등에대한이견으로장기간지연되어왔으나내년 3월실시협약체결을앞두고있으며, 빠르면내년상반기중실시협약체결등을거쳐 2015년하반기에는공사가착공될전망이다. 장기간표류되어왔던대곡 ~ 소사복선전철사업이재개되어고양시를비롯한경기서부권역과인천지역의교통편익과물류등교통통행수요가향상될것으로많은지역주민들의기대를모으고있다. 42 地盤

41 >> >> 건설기술자를위한알기쉬운토목지질 이책은주로건설사업에관계되는지질조사 해석등의유의점이나노하우를정리한것이다. 건설컨설턴트에소속된베테랑지질기술자들이자신의경험이나선배들로부터이어받은지혜를각자의생각대로모은것으로처음부터연결해서읽어도좋고흥미있는부분을골라서읽을수있도록테마별로정리하였다. 이책의저자들은젊은지질기술자에게약간의노하우나요점을알게함으로써조속히제몫을다하기를바라는마음으로펜을들었지만완성된책을읽어보면, 지질을알고자하는토목기술자에게도유용한내용이많이포함되어있다는것을알수있다. 부디토목기술자여러분도한번읽어보았으면한다. 저자 토목지질의달인편집위원회역자 이성혁, 임유진, 이진욱, 엄기영, 김현기출판사 도서출판씨아이알발행 2014년 12월 29일판매가 20,000원페이지 244쪽 (155*234) >> >> 지반역공학 I 지반역공학 ( 地盤力工學 은이러한학문분야의특성을고려하여역학에서공학으로매끄러운흐름을지향하며, 이를위해다음과같은새로운시도를하였다. 첫째는책의편제와용어이다. 이책은기존의토질역학이나지반공학에서다루는주제를고려하되, 역학적펀더멘털의함양과방법론적접근을중시하였다. 둘째는지반과암반을함께다룬다. 이는다양한지반문제에서경계구분이의미가없는경우가많다는데서고려된것이다. 또한 구조물-지반 및 구조-수리상호작용 과같은실제지반거동문제를포함하였다. 셋째는실무에서중요시되는지반모델링과수치해석을중점적으로다루었고, 지층모델링과지반불확실성에대처하는설계법, 통계확률적물성평가와관찰법등도심도있게다룬다. 저 자 신종호 출판사 도서출판씨아이알 발 행 2015년 1월 12일 판매가 28,000원 페이지 546쪽 ( 사륙배판 ) Vol.31, No.1 43

42 일본지반공학회지 월호 vol. 62, No.11 목 차 특집테마 : 지반변형에관한새로운수치해석 [ 총설 ] 지반변형에관한새로운수치해석의과제와활용기대 [ 논설 ] -. 입자를요소로하는수치해석수법의기대와과제 [ 보고 ] -. MPM 을이용한지반재료의연성해석과대변형해석 -. MPM 을이용한지반의수치해석 -. 지반공학에서대변형문제에관한입자법의적용 -. 개별요소법의적용예 사면해석과입자유체연성해석 -. 먀샬공화국의담수렌즈에관한수치해석 [ 기술수첩 ] -. 동토 [ 강좌 ] *. 그라운드앵커의유지관리 3. 앵커의점검 *. NATM 과 Shield 터널의설계와실제 3. NATM 터널의설계 [ 기술소개 ] -. 기존주택지에적용가능한고압분사각반공법 [Mini 멀티공법 ] -. 대수층의해수화를억지하는심도별양수기법 44 地盤

43 Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering Volume 141, Issue 1 (January 2015) 목 차 Technical Breakthrough Abstracts Closing the Loop of the Soil Water Retention Curve N. Lu, N. Alsherif, A. Wayllace, and J. W. Godt Technical Papers Evaluation of Simulation Models of Lateral Spread Sites Treated with Prefabricated Vertical Drains R. Howell, E. M. Rathje, and R. W. Boulanger Coating Effects of Nano-Sized Particles onto Sand Surfaces: Small Strain Stiffness and Contact Mode of Iron Oxide Coated Sands H. Choo, J. Larrahondo, and S. E. Burns Observed Performance of the One Museum Park West Excavation Richard J. Finno, Luis G. Arboleda-Monsalve, and Fernando Sarabia Laboratory Study of Downslope Erosion for 10 Different GCLs L. E. Ashe, R. Kerry Rowe, R. W. I. Brachman, and W. Andy Take Incorporating Shank Resistance into Prediction of the Keying Behavior of Suction Embedded Plate Anchors Qiuchen Wei, Mark Jason Cassidy, Yinghui Tian, and Christophe Gaudin Behavior of Geocell-Reinforced Subballast Subjected to Cyclic Loading in Plane-Strain Condition Buddhima Indraratna, M. Mahdi Biabani, and Sanjay Nimbalkar Comparative Analysis of Various Interaction Effects for Piled Rafts in Sands Using Centrifuge Tests Dongyu Park and Junhwan Lee Lateral Extension of Compacted-Fill Slopes in Expansive Soils Iraj Noorany and Curt Scheyhing Robust Geotechnical Design of Earth Slopes Using Fuzzy Sets Wenping Gong, Lei Wang, Sara Khoshnevisan, C. Hsein Juang, Hongwei Huang, and Jie Zhang Rocking Effect of a Mat Foundation on the Earthquake Response of Structures Dong-Kwan Kim, Sei-Hyun Lee, Dong-Soo Kim, Yun Wook Choo, and Hong-Gun Park Reduction in Fully Softened Shear Strength of Natural Clays with NaCl Leaching and Its Effect on Slope Stability Binod Tiwari and Beena Ajmera Static Liquefaction of Sands under Isotropically and K0-Consolidated Undrained Triaxial Conditions Xilin Lu and Maosong Huang Characterization of Model Uncertainty for Cantilever Deflections in Undrained Clay D. M. Zhang, K. K. Phoon, H. W. Huang, and Q. F. Hu Tailings Subaerial and Subaqueous Deposition and Beach Slope Modeling Allen Lunzhu Li Technical Notes Nonlinear Buckling Analysis of Slender Piles with Geometric Imperfections Mohammad Nadeem, Tanusree Chakraborty, and Vasant Matsagar Deformation Behavior of Lignosulfonate-Treated Sandy Silt under Cyclic Loading Qingsheng Chen and Buddhima Indraratna Vol.31, No.1 45

44 Géotechnique Volume 64, Issue 12 목 차 Initiation of backward erosion piping in uniform sands V.M. VAN BEEK; A. BEZUIJEN; J.B. SELLMEIJER; F.B.J. BARENDS The laboratory measurement and interpretation of the small-strain stiffness of stiff clays A. GASPARRE; D.W. HIGHT; M.R. COOP; R.J. JARDINE Discrete-element method analysis of the state parameter X. HUANG; C. O'SULLIVAN; K.J. HANLEY; C.Y. KWOK Long-term axial capacity of deepwater jetted piles A. ZAKERI; E. LIEDTKE; E.C. CLUKEY; P. JEANJEAN Cross-anisotropic deformation characteristics of natural sedimentary clays S. NISHIMURA A preliminary study on hydraulic resistance of bentonite/host-rock seal interface Y.-G. CHEN; Y.-J. CUI; A.M. TANG; Q. WANG; W.-M. YE An investigation of alterations in Zhanjiang clay properties due to atmospheric oxidation X.W. ZHANG; L.W. KONG; J. LI Bio-cementation of sandy soil using microbially induced carbonate precipitation for marine environments L. CHENG; M.A. SHAHIN; R. CORD-RUWISCH Bayesian identification of soil strata in London Clay Y. WANG; K. HUANG; Z. CAO; J.R. STANDING; B. CALDERHEAD 46 地盤

45 International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences Volume 73 (January 2015) 목 차 Articles Prediction of rock mass rating system based on continuous functions using Chaos ANFIS model Hima Nikafshan Rad, Zakaria Jalali, Hossein Jalalifar Geomechanical modeling using finite element method for prediction of in-situ stress in Krishna Godavari basin, India Dip Kumar Singha, Rima Chatterjee Development of a damage simulator for the probabilistic assessment of building vulnerability in subsidence areas A. Saeidi, O. Deck, M. Al heib, T. Verdel Finite element analysis of the hydro-mechanical behavior of an underground crude oil storage facility in granite subject to cyclic loading during operation Zhechao Wang, Shucai Li, Liping Qiao, Qingsong Zhang An implicitly coupled hydro-geomechanical model for hydraulic fracture simulation with the discontinuous deformation analysis William E. Morgan, Mustafa M. Aral Modified criteria for sliding and non-sliding failure of anisotropic jointed rocks Mojtaba Asadi, Mohammad Hossein Bagheripour Comparison between plate jacking and large flat jack test results of rock mass deformation modulus B. Kavur, N. Štambuk Cvitanovi c, P. Hrženjak Effect of slip-weakening distance on selected seismic source parameters of mining-induced fault-slip Atsushi Sainoki, Hani S. Mitri Drilling rate prediction of an open pit mine using the rock mass drillability index Mohammad Ataei, Reza KaKaie, Mehdi Ghavidel, Omid Saeidi Experimental and visual analysis of single-phase flow through rough fracture replicas K. Develi, T. Babadagli 3-D laser imaging of drill core for fracture detection and Rock Quality Designation L. Olson, C. Samson, S.D. McKinnon Considerations and observations of stress-induced and construction-induced excavation damage zone in crystalline rock T. Siren, P. Kantia, M. Rinne Failure analysis of thick interlayer from leaching of bedded salt caverns Tongtao Wang, Chunhe Yang, Xilin Shi, Hongling Ma, Yinping Li, Yun Yang, J.J.K. Daemen Interface laws for impregnated diamond tools for a given state of wear L.F.P. Franca, M. Mostofi, T. Richard A damage-plasticity model for cohesive fractures Ahmad Pouya, Pedram Bemani Yazdi Technical Notes Effects of loading rate and temperature on tensile strength and deformation of rock salt Sopon Wisetsaen, Chaowarin Walsri, Kittitep Fuenkajorn A new approach for determination of the shear bond strength of thin spray-on liners Qiuqiu Qiao, Jan Nemcik, Ian Porter An improved equivalent viscoelastic medium method for wave propagation across layered rock masses J.C. Li, H.B. Li, J. Zhao Cuttability of coal from the Soma coalfield in Turkey Nuh Bilgin, Cemal Balci, Hanifi Copur, Deniz Tumac, Emre Avunduk Vol.31, No.1 47

46 Soils and Foundations Volume 54, Issue 6 (December 2014) 목차 Practical slip circle method of slices for calculation of bearing capacity factors Takashi Tsuchida, A.M.R.G. Athapaththu Calibration of model uncertainties in base heave stability for wide excavations in clay Shih-Hsuan Wu, Chang-Yu Ou, Jianye Ching An approach for quick estimation of maximum height of capillary rise Qiang Liu, Noriyuki Yasufuku, Jiali Miao, Jiaguo Ren Pullout resistance of granular anchors in clay for undrained condition B.C. O Kelly, R.B.J. Brinkgreve, V. Sivakumar Displacements of column-supported embankments over soft clay after widening considering soil consolidation and column layout: Numerical analysis Walid El Kamash, Jie Han, F. ASCE Shear banding in torsion shear tests on crossanisotropic deposits of fine Nevada sand Poul V. Lade, Eugene Van Dyck, Nina M. Rodriguez Cyclic resistance of two unsaturated silty sands against soil liquefaction Yoshimichi Tsukamoto, Shohei Kawabe, Jo Matsumoto, Shotaro Hagiwara Modeling of uniformly loaded circular raft resting on stone column-improved ground Amit Kumar Das, Kousik Deb A bounding surface plasticity model for highly crushable granular materials Mojtaba E. Kan, Hossein A. Taiebat Prediction of plane strain undrained diffuse instability and strain localization with non-coaxial plasticity Xilin Lu, Maosong Huang, Jiangu Qian Failure behavior and mechanism of slopes reinforced using soil nail wall under various loading conditions Ga Zhang, Jie Cao, Liping Wang Natural frequencies for flexural and torsional vibrations of beams on Pasternak foundation Joon Kyu Lee, Sangseom Jeong, Jaehwan Lee 48 地盤

47 >> 논문집개요소개 2014 년 11 월제 30 권 11 호 유한차분해석과한계평형해석의비교를통한평면파괴사면쏘일네일링보강효과연구 유광호 ( 정회원, 수원대학교토목공학과교수, khyou@suwon.ac.kr) 사면파괴로인한피해사례가늘어남에따라사면을안전하게설계하고시공하는것은대단히중요하다. 현재실무에서주로사용되는한계평형해석은간단한계산에의해안전율을산정할수있지만활동면을미리가정한다는단점이있다. 한편유한차분해석시전단강도감소기법을이용하여안전율산정이용이해짐에따라설계시이용되는빈도가점차증가하고있다. 따라서본연구에서는두가지해석방법의비교를통해합리적인쏘일네일링설계방안의제안을목적으로한다. 이를위해평면파괴예상구간에쏘일네일링보강시보강패턴에따른보강효과를비교해보았다. 그결과네일의각도와간격에따른보강효과는동일하게나타났다. 하지만네일길이가증가함에따라한계평형해석의경우안전율이증가하였지만유한차분해석의경우안전율의변화가없었다. The Prognostic Model for the Prediction of the Road Surface Temperature by Using the Surface Energy Balance Theory Song, Dong-Woong (Member, Prof., Dept. of Environmental Engrg., Sangji Univ., dwsong@sangji.ac.kr) In this study, the prognostic model for the prediction of the road surface temperature is developed using the surface energy balance theory. This model not only has a detailed micro meteorological physical attribute but also is able to accurately represent each surface energy budget. To verify the performance, the developed model output was compared with the German Weather Service (DWD) s Energy Balance Model (EBM) output, which is based on the energy budget balance theory, and the observations. The simulated results by using both models are very similar to each other and are compatible with the observed data. 함수비증가에따른모래질점토기둥의붕괴실험및입자법시뮬레이션 박성식 ( 정회원, 경북대학교공과대학건축토목공학부토목공학전공부교수, sungpark@knu.ac.kr) 창한 ( 비회원, 경북대학교공과대학건축토목공학부토목공학전공석사과정 ) 현장지반에는점토또는모래만존재하기보다는다양한크기의흙이서로섞여존재하는경우가많다. 본연구에서는이와같이모래가포함된점토에서함수비증가에따른흙의유동특성을예측하기위해흙기둥붕괴실험과이를위해개발한입자법으로대변 Vol.31, No.1 49